Фиалка М-125

Фиалка (М-125) — шифровальная машина, разработанная в СССР вскоре после Второй мировой войны. Использовалась странами Варшавского договора до 1990-х годов. Большая часть машин после распада СССР была разобрана или уничтожена. Несколько экземпляров хранятся в частных коллекциях и музеях. Работающая модель представлена в Музее компьютерной истории (Computer History Museum) в США и Блетчли-Парке (Bletchley Park) в Великобритании. В истории криптографии мало что известно о Фиалке, до 2005 года вся информация об устройстве держалась в секрете. Правильное определение "Фиалки" — кодировочная машина, поскольку она обладала более слабой криптостойкостью, чем шифровальные машины.

Фиалка содержит устройство считывания с бумажной перфоленты справа, если смотреть спереди машины, а сверху — устройство для печати и для перфорирования ленты. Устройство вставки перфоленты для ввода ключа находится слева. Фиалка питается от источника постоянного тока напряжением 24 В, а через отдельный блок питания — от сети переменного тока 100…250 В, 50 или 400 Гц.

Механизм шифрования

Как и другие роторные машины, Фиалка состояла из комбинации механических и электрических подсистем. Механическая часть включала в себя клавиатуру, набор вращающихся дисков — роторов, — которые были расположены вдоль вала и прилегали к нему, и ступенчатого механизма, двигающего один или несколько роторов при каждом нажатии на клавишу. Движение роторов приводит к различным криптографическим преобразованиям при каждом следующем нажатии на клавишу на клавиатуре. Механические части двигались, замыкая контакты и образуя меняющийся электрический контур (то есть, фактически, сам процесс шифрования букв реализовывался электрически). При нажатии на клавишу клавиатуры контур замыкался, ток проходил через различные цепи и в результате получалась искомая буква кода.

Сам по себе ротор производил очень простой тип шифрования: элементарный шифр замены. Например, контакт, отвечающий за букву E, мог быть соединён с контактом буквы T на другой стороне ротора. Но при использовании нескольких роторов в связке за счёт их постоянного движения получается более надёжный шифр. Так же шифрование происходило в электронном блоке под названием "комутатор", который имел 30х30 контактов. код в комутаторе набирался путём вставки перфокарты. Согласно отверстиям в перфокарте замыкались контакты и производилась замена символа по аналогии с шифродисками (ротор).

Роторы

В центре каждой машины Фиалка 10 различных кодировочных колес (роторов), помеченных буквой русского алфавита именно:

А(1) Б(2) В(3) Г(4) Д(5) Е(6) Ж(7) З(8) И(9) К(10)

Каждый ротор представлял собой диск примерно 10 см в диаметре, сделанный из эбонита или бакелита, с 30 пружинными штыревыми контактами на одной стороне ротора, расположенными по окружности. На другой стороне находилось соответствующее количество плоских электрических контактов. Штыревые и плоские контакты соответствовали буквам в алфавите. Не учитывались буквы "Ё", "Й" и "Ъ". При соприкосновении контакты соседних роторов замыкали электрическую цепь.

Коллекцию из этих 10 уникальных колес иногда называют «Протон». Есть два различных типа колеса: фиксированные и регулируемые. Фиксированные колеса были введены ранее для М-125-хх модели, в то время как регулируемые колеса были введены для M-125-3xx модели в 1978 году. В регулируемых наборах можно менять настройки внешнего кольца, тем самым получая 30 возможных позиций. Существенное отличие Фиалки от других роторных машин - каждый из роторов вращается в направлении противоположном соседним.

Различные наборы колес были выпущены для разных стран Варшавского договора. Известно значение нескольких префиксов:

3K: Польша

4K: Восточная Германия

6K: Чехословакия

0K: Общие проводки для всех стран в случае войны

1K: СССР

На крышке устройства находился запасной ротор.

Рефлектор

Как и в Энигме, в Фиалке использовался рефлектор, соединяющий пары проводов вместе. Наличие рефлектора гарантировало, что осуществляемое преобразование есть инволюция, то есть дешифрование представляет собой то же самое, что и шифрование. Однако в Энигме наличие рефлектора делает невозможным шифрование какой-либо буквы через саму себя. В Фиалке этот недостаток устранен.

Из 30 контактов, 26 соединены друг с другом в парах, но есть 4 «специальных» провода. Один провод используется для замены зашифрованной буквы на оригинальную. Это приводит к тому, что в 1 из 30 случаев буква закодирована сама в себя. Другие 3 провода подключены к транзисторной схеме (так называемый Magic Circuit) и образуют вращающийся переключатель. В режиме кодирования контакт "x" подается на выход через "y", "y" через "z", "z" через "х". В режиме декодирования контакты "z" и "y" меняются местами.

Ключ-карта

Для усиления криптографической стойкости машины, у Фиалки применялась специальная общая суточная карточка в виде перфокарты. Каждая перфокарта имела 30 отверстий — ровно одно отверстие в строке и в столбце, и тем самым определяла перестановку для 30 роторных линий контакта. Использовалась в определенный день, указанный в левом верхнем ряду. Немного оригинальных перфокарт выжили, так как — в соответствии с протоколом — все они уничтожались по окончании текущих суток.

Карточки были созданы СССР для всех стран Варшавского договора и ежедневно менялись. Каждая страна имела свою собственную уникальную колоду карт, каждая сроком на один месяц. Вместо перфокарты можно было использовать металлический треугольник. Треугольная пластина определяла нулевую перестановку, часто использовалась для проверки работоспособности машины.

Так же на каждый день была своя ключевая таблица. Для фиксированных роторных систем, ключевые таблицы определяют порядок роторов на оси и параметры начального ротора, которые будут использоваться для расшифровки сообщения. Для регулируемых роторов, в таблице также определяется электрическую вставку для каждого ротора. Вот пример для машины M-125-3NM для использования на 14-е число месяца:

ИДЖЗА ВКБГЕ 14

OCAHE PTБВЕ

БДВИА ГЕЗКЖ

2II22 I22I2

КУЛКЮ ЫХВУГ

Ключ не использовался более одних суток и обновлялся в 00:01 часов.

Различные модели

Существует много вариантов Фиалки, но в принципе, есть только две различные модели: ранней версии (M-125-хх) и более поздней (M-125-3xx). Их очень легко отличить, поскольку они имеют различные клавиатуры. Суффикс "хх" был использован для определения страны/версии. Например, польская версия машины - M-125-3MP, чешская версия М-125-3MP2. Модель M-125-3xx появилась в 1978 году. Эта модель имела следующие дополнительные возможности:

1.Многоязычная клавиатура.

2.Механический переключатель вдоль правой стороны клавиатуры, который изменяет функции клавиатуры:

• только цифры
• только буквы
• смешаная (не совместима с ранней версией)

3.Регулируемые роторы

Для каждой страны Варшавского договора была своя версия Фиалки, адаптированная для местного языка. Каждая страна имела свою собственную клавиатуру и печатающую головку. Всё остальное было одинаковым. Большинство машин воспринимало латиницу и кириллицу. Латинский алфавит мог отличаться, кириллица не имела знаков препинания и для всех машин была одинакова. По состоянию на 1984 год в Советской армии использовались две машины, это М-125М и М-125-3М. Главное их отличие заключалось в том, что в первой были буквы (30 букв) и цифры. Клавиатура второй представлена на фотографии. Самая первая фиалка М-125 имела только 30 букв.

Сравнение с другими роторными машинами

Конструкция Фиалки во многом основывается на известных машинах Энигма, которые использовались немецкими войсками во время Второй мировой войны. Фиалка похожа и на швейцарскую машину NEMA. Все эти машины работают с электромеханическими роторами. В Энигме использовалось три или четыре ротора, в NEMA - пять роторов, а в Фиалке использовалось 10 роторов. Для отображения выходных символов Фиалка печатает сообщение на бумажной ленте, вместо загорающихся лампочек, как во многих других роторных машинах.

Так же много общего с американской KL-7.

См. также

• Энигма

Ссылки

• [scz.bplaced.net/d/m125v5.rar A Simulation of M125MN and M125-3MN find under]
• [www.jproc.ca/crypto/russian_m125_fialka.html RUSSIAN M-125 FIALKA]
• [www.cryptomuseum.com/crypto/fialka/index.htm Crypto Museum]

Отрывок, характеризующий Фиалка М-125

– Да как же они взяли тебя, соколик, из дома твоего?
– Нет, я пошел на пожар, и тут они схватили меня, судили за поджигателя.
– Где суд, там и неправда, – вставил маленький человек.
– А ты давно здесь? – спросил Пьер, дожевывая последнюю картошку.
– Я то? В то воскресенье меня взяли из гошпиталя в Москве.
– Ты кто же, солдат?
– Солдаты Апшеронского полка. От лихорадки умирал. Нам и не сказали ничего. Наших человек двадцать лежало. И не думали, не гадали.
– Что ж, тебе скучно здесь? – спросил Пьер.
– Как не скучно, соколик. Меня Платоном звать; Каратаевы прозвище, – прибавил он, видимо, с тем, чтобы облегчить Пьеру обращение к нему. – Соколиком на службе прозвали. Как не скучать, соколик! Москва, она городам мать. Как не скучать на это смотреть. Да червь капусту гложе, а сам прежде того пропадае: так то старички говаривали, – прибавил он быстро.
– Как, как это ты сказал? – спросил Пьер.
– Я то? – спросил Каратаев. – Я говорю: не нашим умом, а божьим судом, – сказал он, думая, что повторяет сказанное. И тотчас же продолжал: – Как же у вас, барин, и вотчины есть? И дом есть? Стало быть, полная чаша! И хозяйка есть? А старики родители живы? – спрашивал он, и хотя Пьер не видел в темноте, но чувствовал, что у солдата морщились губы сдержанною улыбкой ласки в то время, как он спрашивал это. Он, видимо, был огорчен тем, что у Пьера не было родителей, в особенности матери.
– Жена для совета, теща для привета, а нет милей родной матушки! – сказал он. – Ну, а детки есть? – продолжал он спрашивать. Отрицательный ответ Пьера опять, видимо, огорчил его, и он поспешил прибавить: – Что ж, люди молодые, еще даст бог, будут. Только бы в совете жить…
– Да теперь все равно, – невольно сказал Пьер.
– Эх, милый человек ты, – возразил Платон. – От сумы да от тюрьмы никогда не отказывайся. – Он уселся получше, прокашлялся, видимо приготовляясь к длинному рассказу. – Так то, друг мой любезный, жил я еще дома, – начал он. – Вотчина у нас богатая, земли много, хорошо живут мужики, и наш дом, слава тебе богу. Сам сем батюшка косить выходил. Жили хорошо. Христьяне настоящие были. Случилось… – И Платон Каратаев рассказал длинную историю о том, как он поехал в чужую рощу за лесом и попался сторожу, как его секли, судили и отдали ь солдаты. – Что ж соколик, – говорил он изменяющимся от улыбки голосом, – думали горе, ан радость! Брату бы идти, кабы не мой грех. А у брата меньшого сам пят ребят, – а у меня, гляди, одна солдатка осталась. Была девочка, да еще до солдатства бог прибрал. Пришел я на побывку, скажу я тебе. Гляжу – лучше прежнего живут. Животов полон двор, бабы дома, два брата на заработках. Один Михайло, меньшой, дома. Батюшка и говорит: «Мне, говорит, все детки равны: какой палец ни укуси, все больно. А кабы не Платона тогда забрили, Михайле бы идти». Позвал нас всех – веришь – поставил перед образа. Михайло, говорит, поди сюда, кланяйся ему в ноги, и ты, баба, кланяйся, и внучата кланяйтесь. Поняли? говорит. Так то, друг мой любезный. Рок головы ищет. А мы всё судим: то не хорошо, то не ладно. Наше счастье, дружок, как вода в бредне: тянешь – надулось, а вытащишь – ничего нету. Так то. – И Платон пересел на своей соломе.
Помолчав несколько времени, Платон встал.
– Что ж, я чай, спать хочешь? – сказал он и быстро начал креститься, приговаривая:
– Господи, Иисус Христос, Никола угодник, Фрола и Лавра, господи Иисус Христос, Никола угодник! Фрола и Лавра, господи Иисус Христос – помилуй и спаси нас! – заключил он, поклонился в землю, встал и, вздохнув, сел на свою солому. – Вот так то. Положи, боже, камушком, подними калачиком, – проговорил он и лег, натягивая на себя шинель.
– Какую это ты молитву читал? – спросил Пьер.
– Ась? – проговорил Платон (он уже было заснул). – Читал что? Богу молился. А ты рази не молишься?
– Нет, и я молюсь, – сказал Пьер. – Но что ты говорил: Фрола и Лавра?
– А как же, – быстро отвечал Платон, – лошадиный праздник. И скота жалеть надо, – сказал Каратаев. – Вишь, шельма, свернулась. Угрелась, сукина дочь, – сказал он, ощупав собаку у своих ног, и, повернувшись опять, тотчас же заснул.
Наружи слышались где то вдалеке плач и крики, и сквозь щели балагана виднелся огонь; но в балагане было тихо и темно. Пьер долго не спал и с открытыми глазами лежал в темноте на своем месте, прислушиваясь к мерному храпенью Платона, лежавшего подле него, и чувствовал, что прежде разрушенный мир теперь с новой красотой, на каких то новых и незыблемых основах, воздвигался в его душе.


В балагане, в который поступил Пьер и в котором он пробыл четыре недели, было двадцать три человека пленных солдат, три офицера и два чиновника.
Все они потом как в тумане представлялись Пьеру, но Платон Каратаев остался навсегда в душе Пьера самым сильным и дорогим воспоминанием и олицетворением всего русского, доброго и круглого. Когда на другой день, на рассвете, Пьер увидал своего соседа, первое впечатление чего то круглого подтвердилось вполне: вся фигура Платона в его подпоясанной веревкою французской шинели, в фуражке и лаптях, была круглая, голова была совершенно круглая, спина, грудь, плечи, даже руки, которые он носил, как бы всегда собираясь обнять что то, были круглые; приятная улыбка и большие карие нежные глаза были круглые.
Платону Каратаеву должно было быть за пятьдесят лет, судя по его рассказам о походах, в которых он участвовал давнишним солдатом. Он сам не знал и никак не мог определить, сколько ему было лет; но зубы его, ярко белые и крепкие, которые все выкатывались своими двумя полукругами, когда он смеялся (что он часто делал), были все хороши и целы; ни одного седого волоса не было в его бороде и волосах, и все тело его имело вид гибкости и в особенности твердости и сносливости.
Лицо его, несмотря на мелкие круглые морщинки, имело выражение невинности и юности; голос у него был приятный и певучий. Но главная особенность его речи состояла в непосредственности и спорости. Он, видимо, никогда не думал о том, что он сказал и что он скажет; и от этого в быстроте и верности его интонаций была особенная неотразимая убедительность.
Физические силы его и поворотливость были таковы первое время плена, что, казалось, он не понимал, что такое усталость и болезнь. Каждый день утром а вечером он, ложась, говорил: «Положи, господи, камушком, подними калачиком»; поутру, вставая, всегда одинаково пожимая плечами, говорил: «Лег – свернулся, встал – встряхнулся». И действительно, стоило ему лечь, чтобы тотчас же заснуть камнем, и стоило встряхнуться, чтобы тотчас же, без секунды промедления, взяться за какое нибудь дело, как дети, вставши, берутся за игрушки. Он все умел делать, не очень хорошо, но и не дурно. Он пек, парил, шил, строгал, тачал сапоги. Он всегда был занят и только по ночам позволял себе разговоры, которые он любил, и песни. Он пел песни, не так, как поют песенники, знающие, что их слушают, но пел, как поют птицы, очевидно, потому, что звуки эти ему было так же необходимо издавать, как необходимо бывает потянуться или расходиться; и звуки эти всегда бывали тонкие, нежные, почти женские, заунывные, и лицо его при этом бывало очень серьезно.
Попав в плен и обросши бородою, он, видимо, отбросил от себя все напущенное на него, чуждое, солдатское и невольно возвратился к прежнему, крестьянскому, народному складу.
– Солдат в отпуску – рубаха из порток, – говаривал он. Он неохотно говорил про свое солдатское время, хотя не жаловался, и часто повторял, что он всю службу ни разу бит не был. Когда он рассказывал, то преимущественно рассказывал из своих старых и, видимо, дорогих ему воспоминаний «христианского», как он выговаривал, крестьянского быта. Поговорки, которые наполняли его речь, не были те, большей частью неприличные и бойкие поговорки, которые говорят солдаты, но это были те народные изречения, которые кажутся столь незначительными, взятые отдельно, и которые получают вдруг значение глубокой мудрости, когда они сказаны кстати.
Часто он говорил совершенно противоположное тому, что он говорил прежде, но и то и другое было справедливо. Он любил говорить и говорил хорошо, украшая свою речь ласкательными и пословицами, которые, Пьеру казалось, он сам выдумывал; но главная прелесть его рассказов состояла в том, что в его речи события самые простые, иногда те самые, которые, не замечая их, видел Пьер, получали характер торжественного благообразия. Он любил слушать сказки, которые рассказывал по вечерам (всё одни и те же) один солдат, но больше всего он любил слушать рассказы о настоящей жизни. Он радостно улыбался, слушая такие рассказы, вставляя слова и делая вопросы, клонившиеся к тому, чтобы уяснить себе благообразие того, что ему рассказывали. Привязанностей, дружбы, любви, как понимал их Пьер, Каратаев не имел никаких; но он любил и любовно жил со всем, с чем его сводила жизнь, и в особенности с человеком – не с известным каким нибудь человеком, а с теми людьми, которые были перед его глазами. Он любил свою шавку, любил товарищей, французов, любил Пьера, который был его соседом; но Пьер чувствовал, что Каратаев, несмотря на всю свою ласковую нежность к нему (которою он невольно отдавал должное духовной жизни Пьера), ни на минуту не огорчился бы разлукой с ним. И Пьер то же чувство начинал испытывать к Каратаеву.